小麦麸皮中阿魏酸的提取、结构修饰及生物活性的研究

论文摘要

小麦麸皮富含膳食纤维，特别是天然酚类抗氧化剂阿魏酸含量很高，所以它越来越受到人们的重视。我国小麦麸皮产量较大（约2400万吨/年），但是深加工和再利用的程度较低，主要作为动物饲料，产品附加值不高，因此其综合开发利用前景广阔。而且，阿魏酸具有清除自由基、抗菌消炎、降血脂、抗血栓等一系列卓越的功能特性，已引起人们的广泛关注，因而具有良好的开发应用前景。但是，阿魏酸在水中溶解度低且不稳定，这极大的影响着阿魏酸生物活性的发挥。本课题采用小麦麸皮为原料，采用物理方法耦合生物酶法从小麦麸皮中提取阿魏酸，大孔树脂纯化后在其分子上引入了亲水性较强的葡萄糖基，制备得到稳定性高，生物活性较为优良的阿魏酸葡萄糖酯，并对其修饰前后的体外抗氧化活性以及抑菌性进行了研究，以期扩大其应用范围，这为小麦麸皮的综合开发利用提供理论依据，也大大提高了农产品的附加值，具有非常好的理论价值和应用意义。本研究主要结论如下：以阿魏酸提取率为考察指标，采用超声耦合木聚糖酶的方法提取小麦麸皮中的阿魏酸。通过单因素和正交试验，确定阿魏酸提取的最佳工艺参数为：料液比1:10，超声波功率150W，超声时间20min，酶解温度50℃，酶解时间45min，酶添加量为1.2%，酶解pH5.0。此条件下，原料中阿魏酸提取率为94.48%。采用柱层析方法将制备得到阿魏酸进行分离纯化。确定分离纯化效果最佳的树脂为HPD100型树脂，且其最佳的层析条件为：吸附过程中样液质量浓度330mg/L，pH5.0，吸附流速1.5mL/min；解吸过程中洗脱剂为50%乙醇，洗脱流速0.5mL/min。此条件下，通过薄层分析证实了大孔吸附树脂对阿魏酸具有良好的分离效果，其纯度可达到93.7%。以分离纯化得到的阿魏酸样品为原料，在其分子中引入葡萄糖对其结构进行修饰。以阿魏酸转化率为考察目标，通过单因素试验，确定制备阿魏酸葡萄糖酯的最佳工艺参数为：以丁酮为反应溶剂，在温度65℃下反应32h、酶添加量20%、酸糖摩尔比1:1、底物浓度0.1mol/L、pH7.0。在此条件下，阿魏酸转化率可达到30.82%。Novo435脂肪酶具有较好稳定性，重复使用6次后，阿魏酸转化率仍可达到14.15%。通过对阿魏酸和阿魏酸葡萄糖酯的体外抗氧化活性进行比较，结果发现阿魏酸葡萄糖酯和阿魏酸均为有效的抗氧化剂，并且阿魏酸葡萄糖酯的抗氧化效果明显优于阿魏酸。同时，通过初步抑菌性研究发现，阿魏酸和阿魏酸葡萄糖酯对大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌和酵母菌均有一定的抑制效果。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 小麦麸皮

1.1.1 小麦麸皮的研究现状

1.1.2 小麦麸皮的功能和应用

1.1.2.1 制备麸皮膳食纤维

1.1.2.2 制备小麦麸皮蛋白

1.1.2.3 制备低聚糖

1.1.2.4 制备酚类化合物

1.1.2.5 其他方面

1.2 阿魏酸功能及应用

1.2.1 阿魏酸的理化性质

1.2.2 阿魏酸的生物活性

1.2.2.1 清除自由基和抗氧化性

1.2.2.2 抗血栓

1.2.2.3 降血脂作用

1.2.2.4 防治冠心病

1.2.2.5 抑菌消炎作用

1.2.2.6 预防癌症和抗突变的作用

1.2.3 阿魏酸的应用

1.3 阿魏酸的国内外研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 阿魏酸的结构修饰

1.4.1 阿魏酸衍生物的国内外研究现状

1.4.1.1 国内研究现状

1.4.1.2 国外研究现状

1.5 课题的背景和目的及研究内容

1.5.1 课题的背景及目的

1.5.2 课题主要研究内容

1.6 本论文研究创新点

第二章超声耦合酶法制备阿魏酸的提取条件研究

2.1 前言

2.2 试验材料与方法

2.2.1 主要试验材料、试剂和设备

2.2.2 试验仪器设备

2.3 试验方法

2.3.1 木聚糖酶活力测定

2.3.1.1 标准曲线的绘制

2.3.1.2 酶活力的测定

2.3.2 小麦麸皮的预处理

2.3.3 预处理后小麦麸皮组成成分分析

2.3.3.1 水分含量测定：

2.3.3.2 蛋白质含量测定：

2.3.3.3 粗淀粉含量测定

2.3.3.4 粗脂肪含量测定

2.3.3.5 小麦麸皮中阿魏酸总含量测定

2.3.4 小麦麸皮中阿魏酸的提取方法

2.3.5 阿魏酸的测定方法

2.3.6 超声耦合酶法提取阿魏酸的单因素试验

2.3.6.1 料液比对阿魏酸提取率的影响

2.3.6.2 超声功率对阿魏酸提取率的影响

2.3.6.3 超声时间对阿魏酸提取率的影响

2.3.6.4 酶解温度对阿魏酸提取率的影响

2.3.6.5 酶添加量对阿魏酸提取率的影响

2.3.6.6 酶解时间对阿魏酸提取率的影响

2.3.6.7 酶解 pH 对阿魏酸提取率的影响

2.3.7 正交试验设计

2.4 结果与讨论

2.4.1 木聚糖酶活力测定

2.4.2 预处理后小麦麸皮组成成分分析

2.4.3 单因素试验结果与讨论

2.4.3.1 料液比对阿魏酸提取率的影响

2.4.3.2 超声功率对阿魏酸提取率的影响

2.4.3.3 超声时间对阿魏酸提取率的影响

2.4.3.4 酶解温度对阿魏酸提取率的影响

2.4.3.5 酶添加量对阿魏酸提取率的影响

2.4.3.6 酶解时间对阿魏酸提取率的影响

2.4.3.7 酶解 pH 对阿魏酸提取率的影响

2.4.4 正交试验结果

2.4.5 验证试验

2.5 本章小结

第三章阿魏酸的分离纯化

3.1 引言

3.2 试验材料和仪器

3.2.1 试验材料及试剂

3.2.2 主要试验仪器设备

3.3 试验方法

3.3.1 阿魏酸含量测定

3.3.2 阿魏酸的薄层色谱分析

3.3.3 阿魏酸纯度计算方法

3.3.4 树脂的预处理

3.3.5 吸附量和解析率的测定

3.3.6 大孔树脂的初步分离纯化

3.3.6.1 树脂的初步筛选

3.3.6.2 大孔吸附树脂的进一步筛选

3.3.6.3 HPD100 大孔树脂静态吸附动力学曲线

3.3.6.4 HPD100 大孔树脂阿魏酸的动态吸附性能

3.3.6.5 HPD100 大孔树脂洗脱条件确定

3.4 结果与讨论

3.4.1 树脂的筛选

3.4.2 大孔吸附树脂的进一步筛选

3.4.3 HPD100 大孔树脂静态吸附曲线

3.4.4 HPD100 型大孔树脂对阿魏酸的动态吸附性能

3.4.4.1 吸附流速的确定

3.4.4.2 样液中阿魏酸质量浓度的确定

3.4.4.3 样液 pH 值的确定

3.4.5 HPD100 大孔树脂洗脱条件确定

3.4.5.1 洗脱流速的确定

3.4.5.2 乙醇洗脱浓度的确定

3.4.6 阿魏酸的薄层色谱分析

3.5 本章小结

第四章葡萄糖修饰阿魏酸的初步研究

4.1 引言

4.2 主要试验原料及设备

4.2.1 主要试验原料和试剂

4.2.2 主要试验设备仪器

4.3 试验方法

4.3.1 有机溶剂脱水

4.3.2 记忆酶制备方法

4.3.3 阿魏酸葡萄糖酯的制备方法

4.3.4 阿魏酸转化率的测定方法

4.3.5 阿魏酸葡萄糖酯制备条件的确定

4.3.5.1 溶剂种类的确定

4.3.5.2 反应时间的确定

4.3.5.3 反应温度的确定

4.3.5.4 酶添加量的确定

4.3.5.5 酸糖摩尔比的确定

4.3.5.6 底物浓度的确定

4.3.5.7 酶 pH 的确定

4.3.6 脂肪酶的重复利用

4.3.7 产品的定性检测

4.3.7.1 阿魏酸葡萄糖酯的薄层色谱分析

4.3.7.2 阿魏酸葡萄糖酯的紫外光谱分析

4.3.7.3 阿魏酸葡萄糖酯的红外光谱扫描

4.4 结果与讨论

4.4.1 溶剂种类的确定

4.4.2 反应时间的确定

4.4.3 反应温度的确定

4.4.4 酶添加量的确定

4.4.5 酸糖摩尔比的确定

4.4.6 底物浓度的确定

4.4.7 酶 pH 的确定

4.4.8 脂肪酶的重复利用

4.4.9 产品的定性检测

4.4.9.1 阿魏酸葡萄糖酯的薄层色谱分析

4.4.9.2 阿魏酸葡萄糖酯的紫外光谱分析

4.4.9.3 阿魏酸葡萄糖酯的红外光谱分析

4.5 本章小结

第五章阿魏酸和阿魏酸葡萄糖酯的生物活性研究

5.1 引言

5.2 试验主要原料及设备

5.2.1 试验主要原料及试剂

5.2.2 主要试验仪器设备

5.3 试验方法

5.3.1 培养基的制备

5.3.2 DPPH·自由基清除能力测定

5.3.3 羟基自由基（·OH）清除能力测定

2+金属离子的螯合作用'>5.3.4 对 Fe²⁺金属离子的螯合作用

2O₂的清除能力测定'>5.3.5 H₂O₂的清除能力测定

5.3.6 抑菌性试验

5.4 结果与讨论

5.4.1 DPPH·清除能力测定

5.4.2 羟基自由基（·OH）清除能力测定

2+金属离子的螯合作用'>5.4.3 对 Fe²⁺金属离子的螯合作用

2O₂的清除能力测定'>5.4.4 H₂O₂的清除能力测定

5.4.5 抑菌性试验

5.5 本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学习期间的研究成果及发表的学术论文

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